電機基本控制電路中PLC應(yīng)用及程序設(shè)計

1、7. 3電機基本控制電路中PLC應(yīng)用及程序設(shè)計隨著可編程序控制器的廣泛應(yīng)用， PLC 將會越來越多地用于電動機的運行控制。為了便于采用PLC對原有的繼電接觸控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計新的控制系統(tǒng)， 本節(jié)將著重介紹PLC在電動機基本控制電路小的應(yīng)用及編程。圖 7.10 防止相間短路的電動機正反轉(zhuǎn)控制a 一繼電接觸控制；b PLC控制輸入輸出接線；C-梯形圖7.3.1 防止相間短路的電動機正反轉(zhuǎn)控制在電動機正反轉(zhuǎn)換接時，有可能因為電動機容量較大或操作不當(dāng)?shù)仍?，?接觸器主觸頭產(chǎn)生較嚴(yán)重的起弧現(xiàn)象。如果電弧還未完全熄滅時，反轉(zhuǎn)的接觸器 就閉合，則會造成電源相間短路。為防止相間短路，可增加一個接觸器KM

2、這種繼電接觸控制電氣原理圖如圖 7.10a 所示。采用PLC控制的輸入輸出配置接線示意圖如圖 7.10b所示，梯形圖如圖7.10c 所示。像繼電接觸控制線路一樣，利用 PLC的輸入繼電器X401和X402的常閉接 點，實現(xiàn)雙重互鎖。按下正向啟動按鈕 SBl 時，輸入繼電器 X401 的常開觸點閉合，接通輸出繼電 器 Y431 線圈并自鎖，接觸器 KMl 得電吸合，同時 Y431 的常開觸點閉合，輸出繼 電器 Y430 線圈接通，使接觸器得電吸合，電動機正向啟動到穩(wěn)定運行。按下反轉(zhuǎn) 啟動按鈕SB2輸入繼電器X402常閉觸點斷幵Y431線圈，KM1失電釋放，同時Y431 的常幵觸點也斷幵 Y430

3、的線圈，KM也失電釋放，有KM和 KM1兩段滅弧電路，因 此可有效地熄滅電弧，防止反轉(zhuǎn)換接時相間短路。 而X402的另一對常幵觸點閉合， 接通Y432的線圈，接觸器KM2得電吸合，電動機反向運行。停機時，按下停機按鈕 SB3, X400常幵觸點斷幵M100過載時熱繼電器觸點FR動作，X403斷幵M1O0這兩種情況都使 Y431或Y432及Y430斷幵，進(jìn)而使KM1 或KM2及 KM失電，電動機停下來。7 3 2 自動循環(huán)控制有些生產(chǎn)機械，要求工作臺在一定距離內(nèi)能自動往返循環(huán)運動。這種繼電接觸其控制線路如圖7.11a所示，梯形圖如圖7.11b所示，采用PLC控制的輸入輸 出接線示意圖如圖7lc

4、所示，圖中1SQ-4SQ為限位幵關(guān)。圖 7.11 自動循環(huán)控制a. 繼電器控制 b. 梯形圖 c.PLC 控制輸入輸出接線采用PLC控制工作過程如下：按下正向啟動按鈕SB1,輸入繼電器X400常幵觸點閉合，接通輸出繼電器 Y430 并自保，接觸器 KM1 得電吸合，電動機正向運行，通過機械轉(zhuǎn)動裝置拖動工作臺 向左運動；當(dāng)工作臺上的擋鐵碰撞限位幵關(guān)1SQ（固定在床身上）時，X404的常閉觸點斷幵Y430的線圈，KMl線圈斷電釋放，電動機斷電；與此同時X404的常幵 觸點接通Y431的線圈并自保，KM2得電吸合，電動機反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左運動， 運動到一定位置時1SQ復(fù)原。當(dāng)工作臺繼續(xù)向右運動到一

5、定位置時，擋鐵碰撞2SQ使X405常閉觸點斷幵Y431的線圈，KM2失電釋放，電動機斷電，同時 X405常幵 觸點閉合接通Y430線圈并自保，KM1得電吸合，電動機又正轉(zhuǎn)。這樣往返循環(huán)直 到停機為止。停機時按下停機按鈕 SB3, X402常閉觸點斷幵Y430或Y431的線圈， KM1或KM2失電釋放，電動機停轉(zhuǎn)，工作臺停止運動。3SQ、4SsQ 安裝在工作臺正常的循環(huán)行程之外，在工作臺運動的方向上。當(dāng)1SQ 2SQ失效時，擋鐵碰撞到 3SQ或4SQ X406或X407的常閉觸點斷幵 Y430或 Y431的線圈，KM1或KM2失電釋放，電動機停轉(zhuǎn)起到終端保護(hù)作用。過載時，熱繼電器FR動作，X40

6、3常閉觸點斷幵Y430或Y431的線圈，使KM1 或KM2失電釋放，電動機停轉(zhuǎn)，工作臺停止運動，達(dá)到過載保護(hù)的目的7 33 籠型電動機定子串電阻啟動自動控制為了限制啟動電流，可在籠型電動機定于繞組中串電阻降壓啟動，這種控制 線路的目電接觸控制電氣原理圖如圖 7.12a 所示。梯形圖如圖 7.12b 所示，采用 PLC控制的輸入輸出配置接線如圖 7.12c所示。工作過程如下：合上電源幵關(guān)QK按下啟動按鈕SB1，輸入繼電器X400的常幵觸點閉合，輸 出繼電器Y430線圈接通并自鎖，使接觸器 KM1得電吸合，電動機定子繞組串入電 阻R降壓啟動，與此同時定時器 T450幵始計時，到達(dá)定時值時（定時值K

7、由用戶 設(shè)定），T450常幵觸點閉合，Y431線圈接通，接觸器 KM2得電吸合，把R短路， 啟動結(jié)束，電動機轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運行。停機時，按下停機按鈕 SB2輸入繼電器 X401 常閉觸點斷幵Y430線圈（Y431線圈也斷幵），KMl失電釋放，切斷交流輸入電源， 電動機就會停下來。過載時，熱繼電器常幵觸點FR閉合，X402常閉觸點斷幵Y430 線圈，KM1失電釋放，達(dá)到過載保護(hù)的目的。圖 7.12 籠型電動機串電阻降壓啟動自動控制a.繼電接觸控制；b.梯形圖；c.PLC控制輸入輸出接線734 定子串自耦變壓器減壓啟動自動控制對較大容量的220/380V籠型電動機不宜采用 Y- 降壓限流啟動方法，這時

8、可采用自耦變壓器與時間繼電器控制電機降壓啟動，如圖 7.13a 所示。采用 PLC 控制的輸入輸出配置接線如圖 7.13b 所示，相應(yīng)的梯形圖如圖 7.13c 所示。工作 過程如下：從輸入輸出接線圖和梯形圖中可見，當(dāng)按下SB1, X400接通，Y430動作使KMl吸合，串入自耦變壓器降壓啟動，與此同時由于M100的作用，使Y430自保，并使 T450 開始計時。經(jīng)過一段啟動時間后， T450 常開觸點閉合， Y43l 動作使 KM2 吸合，與此同時由于 M101的作用，Y431自鎖，T450常閉觸點動作，Y430和M100 線圈回路斷幵，從而 KM1失電跳幵，自耦變壓器停止工作，電動機啟動完成

9、，投入全電壓運行。 定時器定時設(shè)定 K 值根據(jù)需要由用戶確定。 停機時按下 SB2， X401 常閉觸點斷幵Y431線圈，使KM2失電釋放，電動機停轉(zhuǎn)。圖 7.13 定子串自耦變壓器降壓啟動自動控制a. 繼電接觸控制： b.PLC 控制輸入輸出接線； c. 梯形圖7 3 5 籠型電動機 Y- 降壓啟動自動控制這種繼電接觸控制線路如圖 7.14a所示。采用PLC控制時其輸入輸出接線示 意圖如圖7.14b所示，梯形圖如圖7.14c所示。圖中，接觸器 KM2作為星形連接 法用，KM3作為三角形連接法時用。采用 PLC控制工作過程如下：按下啟動按鈕SBI時，X400接通，使Y430動作并自保，且驅(qū)動

10、KM1吸合，與 此同時，由于Y430常幵觸點的閉合，使T450幵始計時，并使Y431動作，驅(qū)動KM2 吸合，電動機連接成星形啟動。待一段時間計時器計時到了后，T450 常閉觸點斷幵，使T431停止工作，KM2隨之失電跳幵，而 T450的常幵觸點閉合，Y432動作 并自保，從而驅(qū)動KM3吸合，這樣電動機連接成三角形投入穩(wěn)定運行。Y431和Y432在各自線圈回路中，相互串接 Y432和Y431的常閉觸點，使接觸器 KM2和 KM3不 能同時吸合，達(dá)到電氣互鎖的目的。熱繼電器 FR 的常開觸點連接于輸入繼電器 X402, X402常閉觸點串接于 Y430線圈回路，當(dāng)過載時，F(xiàn)R觸點閉合，X402觸點

11、 斷幵，Y430停止工作，KM1失電斷幵交流電源，從而達(dá)到過載保護(hù)的目的。圖 7.14 籠型電動機 Y- 降壓啟動自動控制a. 繼電接觸控制； b.PLC 控制輸入輸出接線 c. 梯形圖7 3 6 延邊三角形降壓啟動自動控制延邊三角形降壓啟動繼電接觸控制電氣原理圖如圖7.15a所示。采用PLC控制的輸入輸出接線如圖 7.15b 所示，梯形圖如圖 7.15c 所示。工作過程如下所述。按下啟動按鈕SB1, X400的兩對常幵觸點閉合，Y430線圈接通并自保，使接觸器KM1得電吸合。與此同時計時器T451線圈接通幵始計時，Y432線圈也接通并 使接觸器KM3得電吸合。通過 KM1的主觸頭將繞組端點1

12、、2、3分別接到三相電 源，繞組端點4與8、5與9、6與7通過KM3主觸頭接通，這時電動機繞組被接 成延邊三角形降壓啟動。到達(dá)定時器 T451 設(shè)定值 K（K 值由用戶設(shè)定）時， T45l 的常閉觸點斷幵 Y432的線圈，KM3失電釋放，而T451的常幵觸點閉合，接通Y431 的線圈，接觸器 KM2得電吸合，繞組端點1與6、2與4、3與5,通過KM1和KM2 的主觸頭連接成三角形并接到三相電源，啟動結(jié)束。圖 7.15 延邊三角形降壓啟動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線 C.梯形圖7 3 7 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動自動控制采用繼電接觸器控制的電氣原理圖如圖7.1

13、6a所示，應(yīng)用PLC控制的輸入輸出接線示意圖如圖 7.16b 所示，梯形圖如圖 7.16c 所示。采用PLC控制的工作過程如下：合上電源后，按下啟動按鈕 SB1, X400觸點閉合，Y430動作并自保，驅(qū)動接 觸器KMl吸合，電動機在轉(zhuǎn)子回路串入頻敏變阻器RF幵始啟動，同時M100接通，計時器T451幵始計時，啟動一段時間后 T451常幵觸點閉合，Y432動作并自保， 驅(qū)動中間繼電器 KA吸合，Y432常幵觸點閉合，使 Y431動作并驅(qū)動接觸器 KM2合 上，將頻敏變阻器“切除” ，啟動過程結(jié)束，圖中 TA 為電流互感器。從上面分析 可見，在啟動過程中，中間繼電器常閉觸點把熱繼電器熱元件短路，

14、以防止由于 熱繼電器FR誤動作造成啟動失敗，啟動結(jié)束時中間繼電器觸點斷幵，接入熱繼電 器作為過載保護(hù)用，計時器K值由用戶設(shè)定。過載時FR動作，X402常閉觸點斷幵 Y431和M10Q按下停機按鈕 SB2時，X401觸點同樣斷幵 Y430和M10Q KM1失電 釋放，電動機停止運行。圖 7.16 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動自動控制a. 繼電接觸控制； b.PLC 控制輸入輸出接線； c. 梯形圖7.3.8 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動自動控制為了限制啟動電流，在繞線轉(zhuǎn)子電動機轉(zhuǎn)子回路中串電阻啟動，這種繼電接 觸控制線路如圖7.17a所示。用PLC控制的輸入輸出接線如圖 7.17b所示

15、，梯形 圖如圖 7.17c 所示。工作過程如下：按下啟動按鈕SB1,輸入繼電器X400的常幵觸點接通輸出繼電器 Y430線圈并 自保，接觸器KM得電吸合，電動機定子接通電源，轉(zhuǎn)子串接全部電阻啟動。與此 同時輔助繼電器 M100線圈接通其觸點保護(hù)，定時器T450線圈接通幵始計時(減法 計時)，延時時間到達(dá)設(shè)定值時 T450常幵觸點閉合，Y431線圈接通，KM1得電吸 合，短路第一級啟動電阻 R1,并使T451線圈接通幵始計時。經(jīng)過設(shè)定的延時時間 后，T45I的常幵觸點閉合，使 Y432接通，并使KM2首先得電動作，短路第二級啟 動電阻R2,同時Y432的常幵觸點閉合，使 T452線圈接通幵始計時

16、。經(jīng)過整定延 時時間后，T452常幵觸點閉合，Y433線圈接通并自保，使 KM3線圈得電動作，短 路第三級啟動電阻 R3,同時Y433的一對常閉觸點斷幵 T450線圈，其觸點斷幵后， 使 Y43l( KM)T451、Y432( KM2、T452 的線圈依次斷幵， KM1 KM2失電釋放， 啟動完畢。只有KM和KM3保持通電狀態(tài)，電動機轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運行。定時器T450、T45I、 T452的設(shè)定值K,由用戶自定。圖 7.17 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動自動控制a. 繼電接觸控制； b.PLC 控制輸入輸出接線； c. 梯形圖按下停機按鈕SB2 X401常閉觸點斷幵Y430和M100線圈，隨之?dāng)鄮?/p>

17、 Y433線 圈，進(jìn)而使KM和KM3失電釋放，電機停轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機過載時，熱繼電器FR常幵觸點閉合，X402的常閉觸點斷幵，如同按下停機按鈕一樣，電動機斷電停車，從 而得到保護(hù)。從梯形圖第一行和圖 7.17a 可見， 只有 Y43l(KM1、 Y432(KM2、 Y433(KM3、的常閉觸點閉合時，啟動控制回路才能接通，電動機才能串入電阻啟動，否則電 動機不能啟動，以防止啟動電流過大。7 3 8 單管整流能耗制動自動控制這種電路的繼電接觸控制線路圖如圖7.18a所示，PLC控制的輸入輸出接線圖如圖 7.18b 所示，梯形圖如圖 7.18c 所示。工作過程如下所述。啟動時按下啟動按鈕 SB1, X

18、400接通，Y430動作，并自鎖，使接觸器 KM1得 電吸合，電動機啟動到穩(wěn)定運行。制動時按下停機按鈕 SB2 X401常閉觸點斷幵Y430線圈回路，使KM1斷幵， 同時Y430的常閉觸點使T450幵始計時。X401的常幵接點閉合使 Y431動作并；自 鎖，從而使M2有電吸合，電流從其中兩相繞組流入，從另一相繞組流出，并經(jīng)二 極管整流后到“地” ，電動機處于能耗制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速很快下降。當(dāng)定時器 T450 計時時間到時（圖中K值減至零，K值由用戶設(shè)定），T450常閉觸點斷幵Y431線圈 回路，KM2斷幵，制動過程很快將結(jié)束。圖 7.18 單管整流能耗制動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸

19、入輸出接線；c.梯形圖這種自動控制的繼電接觸電氣原理圖如圖7.19a所示，PLC控制的輸入輸出配置接線如圖7.19b所示，梯形圖如圖7.19c所示。PLC控制工作過程如下所述。啟動時，按下SB1, X400接通Y430線圈并自保，使接觸器 KM1吸合，電動機 啟動至穩(wěn)定運行。與此同時 Y430常閉觸點切斷Y431線圈通路，接觸器 KM2不能 合上，起到電氣互鎖的作用。制動時，按下SB2由于X401的常閉和常幵觸點的作用， 分別使Y430線圈回 路斷幵，KM1失電釋放，Y431線圈接通并自保，KM2得電吸合，經(jīng)橋式整流的電流 從電動機的一相繞組流入，經(jīng)另一相流出，對電動機實現(xiàn)能耗制動。在 Y43

20、1 線圈 接通其常幵觸點閉合的同時，計時器T450幵始計時，當(dāng)計時時間到K時（K值由用戶設(shè)定），T450常閉觸點斷幵Y431線圈通路，KM2失電釋放，電動機轉(zhuǎn)速很快降至零。圖中電位器供調(diào)節(jié)制動電流的大小用。當(dāng)電機過載時，熱繼電器FR常幵觸點閉合，X402常閉觸點切斷Y430線圈通路，KM1失電釋放，切斷電動機交流供 電電源，電動機得到保護(hù)。圖 7.19 帶變壓器的橋式整流能耗制動自動控制a.繼電接觸控制；b.PLC控制輸入輸出接線；c.梯形圖這種繼電接觸控制線路如圖7.20a所示，PLC控制的輸入輸出接線如圖 7.20b所示，梯形圖如圖 7.20c 所示。圖中 KSl 是與主電動機同軸的速度繼

21、電器?？刂?工作過程如下：啟動時，按下啟動按鈕 SB1, X400常幵觸點閉合，Y430線圈接通并自鎖，KM1 線圈接通，主觸頭吸合，電動機串入限流電阻R幵始啟動，同時Y430的兩對常幵觸點閉合。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速上升到某一定值時（此值為速度繼電器 KS1的整定值，可調(diào)節(jié)，如調(diào)至100r / min時動作），KS1的常幵觸點閉合，X402常幵觸點閉合，M100 線圈接通并自鎖 M100的一對常幵觸點接通 Y432的線圈，KM3線圈有電，主觸頭吸 合，短路啟動電阻，電機轉(zhuǎn)速上升至給定值時投入穩(wěn)定運行。制動時，按下停機按鈕SB2, X401常閉觸點斷幵Y430線圈，使KM1失電釋放， 而Y430的常閉觸

22、點接通 Y431線圈，制動用的接觸器 KM2有電吸合，對調(diào)兩相電 源的相序，電動機處于反接制動狀態(tài)。與此同時，Y430的常幵觸點斷幵Y432的線 圈，KM3失電釋放，串入電阻 R限制制動電流。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速迅速下降至某一定 值（比如100r/ min）時，KS1常幵觸點斷幵，X402常幵觸點斷幵 M100的線圈， M10 0的常幵觸點斷幵 Y431線圈，KM2失電釋放，電動機很快停下來。過載時，熱 繼電器FR常幵觸點閉合，X403的兩對常閉觸點斷幵 Y430和M100的線圈，從而使 KM1或KM2失電釋放，起到過載保護(hù)作用。圖 7.20 串電阻降壓啟動和反接制動的自動控制a.繼電接觸控制；b.P

23、LC控制輸入輸出接線；c.梯形圖7312 雙速電動機的變速控制這種繼電接觸控制線路如圖 7.21a所示，PLC控制的輸入輸出接線如圖7.21b所示，梯形圖如圖 7.2lc 所示。工作過程如下：低速運行時，按下低速按鈕 SB1，輸入繼電器X40I的常幵觸點閉合，Y430的 線圈接通，其自鎖觸點閉合，連鎖觸點斷幵，接觸器KM1得電吸合，電動機定子繞組做三角形連接，電動機低速運行。當(dāng)要轉(zhuǎn)為高速運行時，則按下高速啟動按 鈕SB2 X402常閉觸點斷幵 Y430線圈，KM1失電釋放，與此同時，Xx402常幵觸 點閉合，與X400、X404、Y430的常閉觸點，接通Y431的線圈，KM2得電吸合，Y431 常幵觸點的閉合使 Y432線圈接通，Y432的另一對常幵觸點閉合，使 Y431和Y432 自鎖， Kb43 也得電吸合，于是電動機定子繞組連接成雙星形，此時電